隨著全球性能源短缺與環(huán)境惡化的日益嚴(yán)重,控制汽車尾氣排放,保護我們?nèi)祟惿鐣囈陨娴淖匀画h(huán)境已逐漸成為世界各國亟需解決的頭等大事。世界各國都從保護環(huán)境和資源的戰(zhàn)略角度出發(fā),積極探尋發(fā)展清潔安全的可再生能源。生物柴油,即脂肪酸甲酯(FAME),主要通過動植物油脂與短鏈醇酯交換反應(yīng)獲得,其具有無毒、可生物降解和可再生等諸多優(yōu)點,是典型的綠色能源,也被稱為“陽光燃料”,是傳統(tǒng)石化柴油的理想替代品。蓖麻油是世界四大不可食用油之一,其含油率為48.1%-52.4%,我國目前蓖麻油產(chǎn)量世界第三,其是符合我國國情的制備生物柴油的理想原料。1.對蓖麻油的理化性質(zhì)進行檢測分析,蓖麻油的主要理化指標(biāo)為:酸值為0.9mg KOH/g,皂化值為181.5 mg KOH/g,平均分子量為931.2,水含量為0.1%。2.采用物理混合法通過造粒機制備獲得介孔球形La_2O_3/NaY固體堿催化劑,研究其在催化蓖麻油與乙醇酯交換制備生物柴油中的催化性能。采用X射線衍射(XRD),掃描電鏡能譜儀(SEM-EDS),N_2吸脫附(BET)等技術(shù)手段對La_2O_(3/)NaY固體堿催化劑進行表征,結(jié)果表明:催化劑(S-La_2O_3/NaY-800)在800 ~oC下煅燒后兼具良好的比表面積、堿性強度和壓碎強度,其中表面活性劑的加入對La_2O_3在NaY表面的分散和催化劑的孔徑有積極影響。隨后,通過單因素分析法對基于La_2O_3/NaY固體堿催化蓖麻油酯交換反應(yīng)參數(shù)進行優(yōu)化。實驗結(jié)果顯示,在優(yōu)化條件醇油摩爾比15:1,催化劑含量10 wt%,反應(yīng)溫度70 ~oC下反應(yīng)50 min后,獲得的最高FAEE產(chǎn)率為84.7%。催化劑的重復(fù)性試驗表明La_2O_3/NaY固體堿催化劑可在5次運行后仍獲得高于75%的高FAEE產(chǎn)率。3.對蓖麻油生物柴油的組成和理化性質(zhì)進行檢測分析,蓖麻油生物柴油的主要由蓖麻油酸乙酯、油酸乙酯、棕櫚酸乙酯、硬脂酸乙酯和十六烯酸乙酯組成,其中,蓖麻油酸乙酯的成分占到88.2%。理化性質(zhì)指標(biāo)為:熱值為38 MJ/kg,閃點為168 ~oC,十六烷值為58,粘度為11.2 mm~2/s,密度為915 g/cm~3,酸值為0.3077,凝點為㧟21 ~oC,冷濾點4.9 ~oC,腐蝕性為1。結(jié)果顯示,蓖麻油生物柴油的大多數(shù)理化性質(zhì)符合美國材料協(xié)會(ASTM)、歐洲(EN)及中國(GB)國家標(biāo)準(zhǔn)。
【學(xué)位單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TE667
【部分圖文】：

圖 3.1 NaY 的 XRD 譜圖 (a) NaY 分子篩 (b) La2O3/NaY-600 (c) La2O3/NaY-800 (d) S-La2O3/NaY-800(e) La2O3/NaY-1000Fig. 3.1 The XRD patterns of (a) zeolite NaY (b) La2O3/NaY-600 (c) La2O3/NaY-800 (d) S-La2O3/NaY-800(e) La2O3/NaY-1000在不同溫度下煅燒 La2O3/NaY 催化劑的 XRD 圖譜如圖 3.1 所示。屬于 NaY 沸石典型特征峰出現(xiàn)在相同的 2θ 角為 6.3o，15.6o，23.7o，27.2o，31.5o處。在 600oC 下煅燒的 NaY沸石粉末的 XRD 圖中觀察到相同特征峰（圖 3.1b）。該圖顯示催化劑 La2O3/NaY-600 和La2O3/NaY-800 特征峰與沸石 NaY 粉末基本相同，這意味著 La2O3的摻入不會改變 NaY 沸石的晶體結(jié)構(gòu)并且?guī)缀鯖]有對沸石 NaY 晶體產(chǎn)生任何影響（圖 3.11b 和 c）。隨著 La2O3摻入量的增加，NaY 特征峰強度略有下降，這可能與 NaY 沸石的結(jié)晶度降低有關(guān)。當(dāng)煅燒溫度升至 1000oC 時，可以看出其峰形與 La2O3/NaY-600 和 La2O3/NaY-800 完全不同，未發(fā)現(xiàn)與沸石 NaY 相似的特征峰（圖 3.1e），這表明高溫破壞了沸石 NaY 結(jié)構(gòu)，這也可以通過SEM 和 BET 分析確認(rèn)。此外，在 XRD 圖中不存在 La2O3衍射峰表明氧化鑭在沸石 NaY 上具有很好的分散程度或以無定形形式存在[78]。同時，S-La2O3/NaY-800 的 XRD 圖譜與La2O3/NaY-800 相同。

從鑭元素 EDS 表面分布還可以清楚地看出 S-La2O3/NaY-800 中 La 的分布更加均勻（圖3.2 c，e 和 g）。這表明添加表面活性劑可以有效地避免催化劑在成核過程聚集形成大塊的結(jié)構(gòu)，這表明表面活性劑的加入對不同組分之間的均勻混合有積極影響。然而，當(dāng)煅燒溫度升至 1000oC 時，可以看到其結(jié)構(gòu)明顯不同于 La2O3/NaY-600 和 La2O3/NaY-800 的結(jié)構(gòu)，

山東理工大學(xué)大學(xué)碩士學(xué)位論文 第四章 La2O3/NaY 固體堿催化蓖麻油制備間為 50min）。從圖可以看出，當(dāng)乙醇與油摩爾比從 3:1 增加到 15:1 時，F(xiàn)AEE 產(chǎn)率從增加到 84.6%，因為過量乙醇為反應(yīng)的活性分子提供了更多有效碰撞[48]。然而，當(dāng)油的摩爾比進一步增加時，F(xiàn)AEE 產(chǎn)率沒有再顯著增加。原因可能是過量乙醇分子稀釋了催化劑表面活性位點[97]。因此，在該研究中發(fā)現(xiàn)乙醇與油摩爾比為 15:1 是最

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本文編號：2816366